JP2007212999A - データ駆動回路、それを備えた平板表示装置、そのデータ駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力と回路面積を最適化することができるデータ駆動回路、それを備えた平板表示装置、そのデータ駆動方法を提供すること。
【解決手段】サンプリング信号を提供するシフトレジスタ部710と、デジタルデータ(mビット)をコラムライン毎にサンプリングしてラッチするサンプリングラッチ部720と、サンプリングラッチ部でラッチされたデータを並列形態に伝達されラッチし、データの上位kビット(k<m)を出力し、残りの下位ビット(m−kビット)を直列形態に変換して出力するホールディングラッチ部730と、ホールディングラッチ部から提供されたデジタルデータの上位kビットにより、データに対応する階調電圧の範囲を設定し、設定された範囲内で残りの下位ビットに対して電荷共有を行って、最終的に階調電圧を生成出力するデジタル−アナログ変換器300と、を含むデータ駆動回路が提供される。
【選択図】図3
【解決手段】サンプリング信号を提供するシフトレジスタ部710と、デジタルデータ(mビット)をコラムライン毎にサンプリングしてラッチするサンプリングラッチ部720と、サンプリングラッチ部でラッチされたデータを並列形態に伝達されラッチし、データの上位kビット(k<m)を出力し、残りの下位ビット(m−kビット)を直列形態に変換して出力するホールディングラッチ部730と、ホールディングラッチ部から提供されたデジタルデータの上位kビットにより、データに対応する階調電圧の範囲を設定し、設定された範囲内で残りの下位ビットに対して電荷共有を行って、最終的に階調電圧を生成出力するデジタル−アナログ変換器300と、を含むデータ駆動回路が提供される。
【選択図】図3
Description
本発明は、データ駆動回路と、それを備えた平板表示装置と、そのデータ駆動方法とに関する。
近年、陰極線管(Cathode Ray Tube:CRT)の短所である重さと体積を減らせる各種の平板表示装置(Flat Panel Display:FPD)が開発されている。平板表示装置としては、例えば、液晶表示装置(Liquid Crystal Display:LCD)、電界放出表示装置(Field Emission Display:FED)、プラズマ表示パネル(Plasma Display Panel:PDP)及び発光表示装置(Light Emitting Dispaay:LED)などがある。
このような平板表示装置は、一般に表示パネル、走査駆動回路、データ駆動回路を含んで構成される。また、走査駆動回路は、表示パネルに形成された複数の走査ラインに順次走査駆動信号を出力し、データ駆動回路は、表示パネルに形成された複数のデータラインにR、G、B映像信号を出力する。
以下、平板表示装置に備えられる従来のデータ駆動回路の構成及び動作について説明する。図1は、従来のデータ駆動回路の構成を示すブロック図である。
ただし、データ駆動回路は、n個のチャンネルを有するものと仮定して説明する。
図1に示すように、従来のデータ駆動回路は、シフトレジスタ部110と、サンプリングラッチ部120と、ホールディングラッチ部130と、デジタル−アナログ変換器(Digital−Analog Converter:DAC)140と、増幅部150とを含む。
シフトレジスタ部110は、タイミング制御部(図示せず)からソースシフトクロック(SSC)及びソーススタートパルス(SSP)の供給を受け、ソースシフトクロック(SSC)の1周期ごとにソーススタートパルス(SSP)をシフトさせながら、順次n個のサンプリング信号を生成する。そのために、シフトレジスタ部210は、n個のシフトレジスタを備える。
サンプリングラッチ部120は、シフトレジスタ部110から順次供給されるサンプリング信号に応答してデジタルデータを順次格納する。ここで、サンプリングラッチ部120は、n個のデジタルデータ(Data)を格納するために、n個のサンプリングラッチを備える。そして、それぞれのサンプリングラッチは、データ(Data)のビット数に対応する大きさを有する。例えば、データ(Data)がkビットから構成される場合、それぞれのサンプリングラッチは、kビットの大きさに設定される。
ホールディングラッチ部130は、ソース出力イネーブル信号(SOE)が入力されるとき、サンプリングラッチ部120からのデータの入力を受けて格納する。そして、ホールディングラッチ部130は、ソース出力イネーブル信号(SOE)が入力されるとき、自分に格納されているデータをDAC140に供給する。ここで、ホールディングラッチ部130は、n個のデータ(Data)を格納するために、n個のホールディングラッチを備える。また、それぞれのホールディングラッチは、データ(Data)のビット数に対応する大きさを有する。例えば、データ(Data)がkビットから構成される場合、それぞれのホールディングラッチは、データ(Data)が格納できるようにkビットに設定される。
DAC140は、入力されるデジタルデータのビット値に対応するアナログ信号を生成する。また、DACは、ホールディングラッチ部130から供給されるデータ(Data)のビット値に対応して、複数の階調電圧のいずれか1つを選択することで、入力されるデジタルデータに対応するアナログデータ信号を生成する。
増幅部150は、DAC140でアナログ信号に変換されたデジタルデータを一定レベルに増幅して表示パネルのデータラインに出力する。
このような従来のデータ駆動回路は、1水平周期中に1回のデータ出力を行う。すなわち、1水平周期中にデジタルR、G、Bデジタルデータをサンプル・アンド・ホールディング(Sample & holding)した後に、これをアナログR、G、Bデータ(階調電圧)に変換し、一定幅の電圧に増幅して出力するが、ホールディングラッチ部130がn番目のコラムラインに該当するR、G、Bデータをホールディングしていれば、サンプリングラッチ部120はn+1番目のコラムラインに該当するR、G、Bデータをサンプリングする。
次に、従来のDAC140の構成について説明する。図2は、図1に示した従来のDACの構成を示すブロック図である。
図2に示すように、従来のDAC140は、リファレンス電圧生成部142と、レベルシフタ144と、スイッチアレイ146とを含む。
DAC140は、正確な階調電圧の生成とガンマ補正とのために、図2に示すように、R−string(R1、R2、…、Rn)を備えられたリファレンス電圧生成部142を備える。また、DAC140は、リファレンス電圧生成部142により生成された電圧を選択するために、ロム(ROM)タイプのスイッチアレイ146を備える。
また、DAC140は、サンプリングラッチ部(図1の120)を介して入力されるデジタルデータに対する電圧レベルを変換して、これをスイッチアレイ146に提供するレベルシフタ144を備える。
しかし、従来のDAC構造によれば、リファレンス電圧生成部内のR−stringの静電流(static current)により消費電力が増加してしまうという問題点がある。これを克服するために、すなわち、R−stringで流れる静電流を低減するために、大きい抵抗値を有するR−stringを設計し、各チャンネルに増幅部150としてアナログバッファを用いて、各データラインに所望の階調電圧を印加する方式が提案されたこともあるが、これもまたアナログバッファを構成するトランジスタの閾電圧及び移動度(mobility)が均一でない場合、チャンネル間の出力電圧に差が生じ、画質低下が生じるという問題点がある。
また、6ビットグレースケール(gray‐scale)を具現すると仮定する場合、64個もの階調電圧のいずれか1つの電圧を選択するため、6×64個のスイッチを各チャンネルに内蔵しなければならない。よって、これは、回路面積を大きく増加させるという問題点がある。従来のDACによれば、一般にDACの面積は、データ駆動回路面積の1/2以上を占めることになる。
これは、グレースケールが増加するにつれさらに深刻になる。8ビットグレースケールを具現すると仮定すれば、その面積は、6ビットに比べて4倍以上増加してしまうという問題点がある。
近年、多結晶シリコンTFTを用いて、基板上に駆動回路部などを画素部と共に集積するSOP(System On Panel)工程を適用する平板表示装置が浮上している。しかし、前述した従来のDACの短所とされる消費電力及び面積の問題点や、増幅部としてのアナログバッファの性能具現の問題点は、SOP工程の適用時にさらに大きな短所となる。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、消費電力を最小化し、回路面積を最適化することが可能な、新規かつ改良されたデータ駆動回路、それを備えた平板表示装置、そのデータ駆動方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、シフトレジスタクロックを生成してサンプリング信号を提供するシフトレジスタ部と、サンプリング信号の供給に応じて、入力されるデジタルデータ(mビット)をコラムライン毎にサンプリングしてラッチするサンプリングラッチ部と、サンプリングラッチ部でラッチされたデジタルデータを並列形態に伝達されて、当該デジタルデータをラッチし、デジタルデータの最上位ビットを含む上位kビット(k<m)を出力し、残りの下位ビット(m−kビット)を直列形態に変換して出力するホールディングラッチ部と、ホールディングラッチ部から提供されたデジタルデータの上位kビットにより、デジタルデータに対応する階調電圧の範囲を予め設定し、予め設定された範囲内で残りの下位ビットに対して電荷共有を行って、最終的に階調電圧を生成して出力するデジタル−アナログ変換器と、を含むことを特徴とする、データ駆動回路が提供される。
かかる構成により、まず、シフトレジスタ部は、シフトレジスタクロックを生成してサンプリング信号をサンプリングラッチ部に供給する。次にサンプリングラッチ部は、入力されるデジタルデータ(mビット)を、サンプリング信号に対応してコラムライン毎に順次ラッチする。そして、サンプリングラッチ部は、ラッチしたデータを並列状態でホールディングラッチ部に供給する。並列状態のデータを受け取ったホールディングラッチ部は、まず、デジタルデータのうち上位kビットを並列状態で、デジタル−アナログ変換器(DAC)に供給する。上位kビットの供給を受けたDACは、このビット値に応じて、階調電圧の範囲を、設定する。次に、ホールディングラッチ部は、デジタルデータのうち残りの下位ビット(m−k)を直列状態に変換して、DACに供給する。下位ビットの供給を受けたDACは、下位ビット値に応じた電荷共有を行う。ただし、この電荷共有は、上記設定された階調電圧の範囲内で行われる。そして、DACは、この電荷共有によって、最終的に画素に印加する最終階調電圧を生成する。したがって、データ駆動回路は、デジタルデータの値に対応した階調電圧を生成することができる。また、このデータ駆動回路は、従来のR−stringタイプのDACに比べてDACの回路面積と消費電力を大幅に低減することができる。
また、デジタル−アナログ変換器は、少なくとも2個のデータライン間の電荷共有を行う階調スケール生成部と、階調スケール生成部内に備えられた複数のスイッチに対する動作制御信号を提供するスイッチング信号生成部と、リファレンス電圧を生成して階調スケール生成部に提供するリファレンス電圧生成部と、デジタルデータ(mビット)の最上位ビットを含む上位kビット(k<m)の入力に応じて、デジタルデータの対応する階調電圧の範囲を予め設定する階調電圧範囲設定部と、を含んでもよい。かかる構成により、まず、階調電圧範囲設定部は、上位kビットの入力を受け、上位kビットに対応した階調電圧の範囲を設定する。階調電圧の設定を受けたリファレンス電圧生成部は、階調電圧の設定範囲内で、リファレンス電圧を生成し、階調スケール生成部に供給する。また、デジタルデータの下位ビットは、スイッチング信号生成部に供給され、スイッチング信号生成部は、下位ビットに対応した動作信号を生成し、階調スケール生成部に供給する。そして、階調スケール生成部は、上記リファレンス電圧を使用し、上記動作制御信号によって制御され、少なくとも2個のデータラインの間で電荷共有を行う。この電荷共有によって、最終階調電圧を生成することができる。
また、電荷共有は、少なくとも2個のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分を、それぞれサンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとして活用して行ってもよい。かかる構成により、1個以上のデータラインの寄生キャパシタンス成分をサンプリングキャパシタとして使用し、他の1個以上のデータラインの寄生キャパシタンス成分をホールディングキャパシタとして使用する。よって、各キャパシタの間で、電圧を均等に分配することにより電荷共有を行うことができる。
また、リファレンス電圧生成部は、それぞれ階調電圧範囲生成部により予め設定された階調電圧範囲に対応するリファレンス電圧を生成して、これを階調スケール生成部に提供してもよい。かかる構成により、リファレンス電圧は、設定された階調電圧の範囲内となるので、電荷共有も、設定された階調電圧の範囲内で行うことができる。
また、階調スケール生成部は、第1データラインに存在する寄生キャパシタンス成分によるサンプリングキャパシタと、第2データラインに存在する寄生キャパシタンス成分によるホールディングキャパシタと、入力されるデジタルデータの各ビット値に応じてハイレベルリファレンス電圧をサンプリングキャパシタに提供する第1スイッチと、入力されるデジタルデータの各ビット値に応じてローレベルリファレンス電圧をサンプリングキャパシタに提供する第2スイッチと、サンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとの間の電荷共有のために備えられる第3スイッチと、ホールディングキャパシタの初期化のために、ホールディングキャパシタに接続される第4スイッチと、を含んでもよい。かかる構成により、まず、上記動作制御信号を受けた階調スケール生成部は、第4スイッチをターンオンし、ホールディングキャパシタを初期化する。次に、上記動作制御信号を受けた階調スケール生成部は、第1スイッチまたは第2スイッチをターンオンし、サンプリングキャパシタに、ハイレベルリファレンス電圧またはローレベルリファレンス電圧を供給する。よって、ホールディングキャパシタは、ハイレベルリファレンス電圧またはローレベルリファレンス電圧に設定される。そして、上記動作制御信号を受けた階調スケール生成部は、第3スイッチをターンオンし、サンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとの間で電荷共有を行うことができる。すなわち、階調スケール生成部は、第1または第2スイッチのターンオンと第3スイッチのターンオンとを動作信号に応じて行うことにより、電荷共有を行い、最終階調電圧を生成することができる。
また、ホールディングキャパシタは、第4スイッチがターンオンされてハイレベルまたはローレベルのいずれか一方のリファレンス電圧に初期化されてもよい。かかる構成により、ホールディングキャパシタは、ハイレベルリファレンス電圧かローレベルリファレンス電圧に設定されることで、初期化を行うことができる。
また、電荷共有は、デジタルデータ(mビット)の下位ビット(m−kビット)が入力される各期間において、サンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとの間で行われ、最後の電荷共有によって得られた電圧が画素に印加される最終階調電圧であってもよい。かかる構成により、電荷共有は、デジタルデータに対応した所定の回数行われ、最後の電荷共有によって画素に印加する最終階調電圧を生成することができる。
また、電荷共有は、各期間ごとに第3スイッチのターンオンにより、サンプリングとホールディングキャパシタとにそれぞれ格納された所定のリファレンス電圧を互いに均等に分配することで、行われてもよい。かかる構成により、サンプリングキャパシタに格納された電圧すなわち電荷と、ホールディングキャパシタに格納された電圧すなわち電荷とは、お互いの電圧が等しくなるように、分配される。よって、各電荷共有は、適切に行われる。
また、第3スイッチは、第1スイッチまたは第2スイッチのターンオン動作が完了した後に、ターンオンされるとしてもよい。かかる構成により、サンプリングキャパシタに、所定のリファレンス電圧が確実に格納されてから、電荷共有が行われる。よって、各電荷共有は、適切に行われる。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第1方向に配列された複数の走査ラインと第2方向に配列された複数のデータラインとに接続するように配置された複数の画素を含む画素部と、複数の画素に所定の階調電圧を供給するデータ駆動回路と、走査ラインに走査信号を供給する走査駆動回路と、を含み、データ駆動回路は、デジタルデータ(mビット)の最上位ビットを含む上位kビット(k<m)により階調電圧の範囲を予め設定し、予め設定した階調電圧範囲内でパネルに備えられた少なくとも2個のデータライン間の電荷共有を行うことによりデジタルデータに対応する最終階調電圧を生成して、これを該当する画素に提供することを特徴とする、平板表示装置が提供される。
また、電荷共有は、少なくとも2個のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分を、それぞれサンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとして活用して行ってもよい。
また、少なくとも2個のデータラインは、隣接する一対のデータラインであってもよい。
また、少なくとも2個のデータラインは、同じ色のデータが入力される2個以上のデータラインであってもよい。
また、少なくとも2個のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分は、それぞれ2個以上のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分の合算値であってもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、入力されるデジタルデータ(mビット)の上位kビット(k<m)により階調電圧の範囲を予め設定する段階と、予め設定した階調電圧範囲内でデジタルデータの下位ビット(m−kビット)の電荷共有を行うことにより、最終階調電圧を生成する段階と、生成された最終階調電圧をデータラインを介して画素に印加する段階と、を含むことを特徴とする、平板表示装置のデータ駆動方法が提供される。
また、電荷共有は、デジタルデータ(mビット)の下位ビット(m−kビット)が入力される各期間において、サンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとの間で行われ、最後の電荷共有によって得られた電圧が画素に印加される最終階調電圧であってもよい。
また、サンプリングキャパシタは、パネル上に備えられた第1データラインに存在する寄生キャパシタンス成分により具現され、ホールディングキャパシタは、パネル上に備えられた第2データラインに存在する寄生キャパシタンス成分により具現されてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、消費電力を最小化し、回路面積を最適化できる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
まず、図3を参照しながら、本発明の実施形態にかかるデータ駆動回路の構成について説明する。本実施形態にかかるデータ駆動回路の構成を示すブロック図である。ただし、データ駆動回路に入力されるデジタルデータは、説明の便宜上、一例として、8ビットのデジタルデータであるとして説明する。しかし、デジタルデータは、これに限定されるものではなく、任意のビットであってよい。例えば、デジタルデータは、mビットとし、mは、1以上の任意の整数であってよい。
図3に示すように、データ駆動回路20は、シフトレジスタ部710と、サンプリングラッチ部720と、ホールディングラッチ部730と、デジタル−アナログ変換器(Digital−Analog Converter:DAC)300とを含む。
すなわち、本実施形態にかかるデータ駆動回路20は、従来のデータ駆動回路と比較すると、増幅部150としてのアナログバッファを使用しない。よって、本実施形態にかかるデータ駆動回路20によれば、アナログバッファ内の閾電圧及び移動度(mobility)の不均一によってチャンネル間の出力電圧の差が生じ画質が低下するという従来のデータ駆動回路が抱える問題を、解決できる。
また、近年、駆動回路部などを画素部と共に基板上に集積するSOP(System On Panel)工程を適用する平板表示装置が開発されている。本実施形態にかかるデータ駆動回路20は、上述のように増幅部としてのアナログバッファが有する性能問題を解決できるので、上記SOP工程の適用時にさらに大きな効果を発揮する。
また、本実施形態にかかるデータ駆動回路20に備えられるDAC300は、パネルに備えられた少なくとも2個のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分をそれぞれサンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとして活用して、データライン間の電荷共有を行うことにより、入力されるデジタルデータに対応する階調電圧を生成する。また、DAC300は、入力されたmビットのデジタルデータの上位kビットにより、階調電圧の範囲を予め設定し、予め設定された範囲内で電荷共有を行うことによって、電荷共有過程を短縮し、消費電力と回路面積を最小化することができ、収率及び画質を向上することができる。
図3に示すように、シフトレジスタ部710は、タイミング制御部50(図9)からソースシフトクロック(SSC)及びソーススタートパルス(SSP)の供給を受け、ソースシフトクロック(SSC)の1周期ごとにソーススタートパルス(SSP)をシフトしさせながら、順次n個またはn/2個のサンプリング信号としてのシフトレジスタクロック(SRC)を生成する。そのために、シフトレジスタ部210は、n個またはn/2個のシフトレジスタを備える。
ここで、1:2デマクシング(demuxing)方法でパネルを駆動する場合、シフトレジスタは、n個のチャンネルの1/2の個数、n/2個備えられる。また、1:2デマクシング(demuxing)方法を使用しないでパネルを駆動する場合、シフトレジスタは、n個のチャンネルと同じn個備えられる。また、以下の構成要素がn個かあるか、n/2個かあるかは、同様の理由による。
また、サンプリングラッチ部720は、シフトレジスタ部710から順次供給されるサンプリング信号に応答して、入力されるデジタルデータ(Data)を順次格納する。ここで、サンプリングラッチ部720には、n個のデジタルデータを格納するためにn個またはn/2個のサンプリングラッチを備える。
そして、それぞれのサンプリングラッチは、デジタルデータのビット数に対応する大きさを有する。例えば、データ(Data)が8ビットから構成される場合、サンプリングラッチのそれぞれは、8ビットの大きさに設定される。
すなわち、サンプリングラッチ部720は、入力されるデータを順次格納した後に、格納した8ビットデジタルデータを並列状態(パラレル)にホールディングラッチ部730に出力する。ここで、それぞれのサンプリングラッチに格納されたデジタルデータが伝達される道筋を、コラムラインという。
ホールディングラッチ部730は、ソース出力イネーブル信号(SOE)が入力される時、サンプリングラッチ部720からデジタルデータ(Data)の入力を受けて格納する。すなわち、ホールディングラッチ部730は、並列状態(パラレル)に提供された8ビットデジタルデータを入力されて格納する。
そして、ホールディングラッチ部730は、ソース出力イネーブル信号(SOE)が入力される時、格納したデジタルデータ(Data)をDAC740に供給する。ここで、ホールディングラッチ部730は、n個のデータを格納するために、n個またはn/2個のホールディングラッチを備える。また、それぞれのホールディングラッチは、データ(Data)のビット数に対応する大きさを有する。例えば、ホールディングラッチのそれぞれは、データが格納できるように8ビットに設定される。
本実施形態の場合、ホールディングラッチ部730は、格納したデジタルデータをDAC300に出力する時、デジタルデータの最上位ビットを含む上位kビットをまずDAC300に出力し、残りの下位ビットを直列形態(シリアル)に変換してDAC300に出力する。以下では、最上位ビットを、MSB(Most Significant Bit)という。ここで、kは、1より大きくm未満の整数である。
ここで、入力されたデジタルデータが8ビットデータであり、k=2、すなわち、ホールディングラッチ部730が上位2ビットをまずDAC300に出力することを仮定すると、上位2ビットのデータを入力されたDAC300は、デジタルデータの上位2ビットの情報により生成する階調電圧の範囲を予め設定する。
その後、上位2ビットを除いた残りの下位6ビットデータが、直列形態に変換されてDACに入力される。下位6ビットのデータを入力されたDACは、予め設定した階調電圧範囲内で電荷共有を行うことで、最終的に画素に入力する最終階調電圧を生成する。この作動については、後述する。
そのために、ホールディングラッチ部730は、図3中のように、シフトレジスタ部710で生成されたシフトレジスタクロック信号(SRC)の入力を受ける。そして、ホールディングラッチ部730は、クロック信号により8ビットデジタルデータのうちの下位6ビットのデジタルデータを、直列形態に変換してDAC300に出力する。
DAC300は、入力されるデジタルデータ(Data)のビット値に対応するアナログ信号を生成するものである。また、DAC300は、ホールディングラッチ部730から供給されるデータ(Data)のビット値に対応して複数の階調電圧のいずれか1つを選択する。そして、DAC300は、入力されるデジタルデータに対応するアナログデータ信号(最終階調電圧)を生成してて、これを各データラインに出力する役割を果たす。この階調電圧の選択が、上記の予め階調電圧を設定することを意味し、この選択された階調電圧の範囲が、上記の予め設定された階調電圧の範囲となる。
本実施形態の場合、DAC300は、パネルに備えられた複数のデータラインのうちの少なくとも2個のデータラインに対して、それぞれのデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分をサンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとして活用する。そして、DAC300は、このデータライン間で電荷共有を行うことにより、入力されるデジタルデータに対応する最終階調電圧を生成する。その際、DAC300は、デジタルデータの上位kビットにより階調電圧の範囲を予め設定し、予め設定した範囲内で残りの下位ビットに対応して電荷共有を行い、最終的に最終階調電圧を生成することを特徴とする。この作動については、後述する。
以下、図4〜図9を参照して、本実施形態かかるデジタル−アナログ変換器(DAC)300の構成及び動作についてより具体的に説明する。そこで、まず、図4を参照して、本実施形態にかかるDAC300の構成について説明する。図4は、図3に示したDAC300の構成を示すブロック図である。
ただし、本実施形態にかかるDAC300は、平板表示装置のデータ駆動回路に備えられることをその例として説明する。
前述したように、DAC300は、パネルに備えられた複数のデータラインのうちの少なくとも2個のデータラインに対して、それぞれのデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分をサンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとして活用する。そして、DAC300は、このデータライン間で電荷共有を行うことにより、入力されるデジタルデータ(mビット)に対応するアナログの最終階調電圧を生成する。その際、DAC300は、デジタルデータのMSBを含む上位kビットにより階調電圧の範囲を予め設定し、予め設定した範囲内で残りの下位ビット(m−kビット)に対応して電荷共有を行い、最終的にアナログの最終階調電圧を生成することを特徴とする。
ここで、以下では、説明の便宜上、上記少なくとも2個のデータラインを、第1データライン342及び第2データライン344とし説明する。すなわち、以下の(1)〜(5)を仮定して説明する。(1)電荷共有が行われる上記の少なくとも2個のデータラインは、2個のデータラインである。(2)当該2個のデータラインは、隣接する2個のデータラインである。(3)後述の図9中のように、データラインがm本あり、それぞれのデータラインをD[1]〜D[m]とする。(4)上記のように電荷共有は、2本のデータラインで行われるので、全てのデータラインを2本ずつのm/2個のセットに分ける。(5)それぞれのセット中の2本のデータラインを、第1データライン342と、第2データライン344とする。
以下では、以上(1)〜(5)を仮定して、DAC300の作動について説明するが、これは、本発明を限定するものではない。例えば、電荷共有が行われる上記の少なくとも2個のデータラインは、任意のp本(pは2以上)であってもよい。またその際には、データラインのセットは、m/2個でなくてもよい。また、セットを組むデータラインは、隣接したものでなくてもよく、例えば、同じ色相のデータが入力されるデータラインから、2個以上を選んでも良い。また、電荷共有は、2個以上のデータライン間で行われても良い。
また、DAC300で行われる動作を判りやすく説明するために、1つのセットにおける第1データライン342及び第2データセット344の動作を以下では説明する。また、他の各セットの各データラインで行われる動作は、例示するセット内で行われる動作と同じなのでここでは省略する。
図4に示すように、本実施形態にかかるDAC300は、第1データライン342と第2データライン344との間で電荷共有を行う階調スケール生成部310と、階調スケール生成部310内に備えられた複数のスイッチに対する動作制御信号を提供するスイッチング信号生成部330と、リファレンス電圧を生成して階調スケール生成部に提供するリファレンス電圧生成部320と、デジタルデータ(mビット)のうちMSBを含む上位kビット(k<m)を入力されてデジタルデータの対応する階調電圧の範囲を設定する階調電圧範囲設定部350とを含む。
ここで、リファレンス電圧生成部320は、R、G、Bの色相に対応するデータ毎にそれぞれハイレベルリファレンス電圧(VG_H、VR_H、VB_H)及びローレベルリファレンス電圧(VG_L、VR_L、VB_L)を生成し、階調スケール生成部310に提供する。ここで、各ハイレベルリファレンス電圧と、ローレベルリファレンス電圧とは、階調電圧範囲生成部により予め設定された階調電圧範囲内の電圧である。
本実施形態の場合、第1データライン342と第2データライン344とは、所定の階調電圧が印加されて、各データラインに接続された所定の画素に階調電圧(最終階調電圧)を提供する役割を果たす。さらに、第1データライン342と第2データライン344とは、各データライン内の寄生キャパシタンス成分を利用する。すなわち、第1データライン342と第2データライン344とは、それぞれ、キャパシタとしての役割を担う。
一般に、第1データライン342と第2データライン344とが有する実質的な抵抗値及びキャパシタンス成分は、図5に示すように、複数の抵抗及びキャパシタが接続された形態でモデリングできる。よって、第1データライン342及び第2データライン344それぞれのキャパシタンス値は、パネルサイズなどによって所定の値に規格化できる。このキャパシタンス成分を、ここでは、寄生キャパシタンスと呼ぶ。
これにより、本実施形態にかかるDAC300は、隣接して形成された第1データライン342のキャパシタンス成分をサンプリングキャパシタ(C_samp)として活用し、第2データライン344のキャパシタンス成分をホールディングキャパシタ(C_hold)として活用する。そして、DAC300は、第1データライン342と第2データライン344との間で電荷共有を行うことにより、入力されたデジタルデータに対応するアナログの最終階調電圧を生成する。その後、DAC300は、生成した最終階調電圧を第1データライン342または第2データライン344に接続された画素に提供する。
ここで、図4を通して説明したように、隣接する2個のデータライン間に電荷共有を行うことは一つの実施形態に過ぎない。例えば、電荷共有は、それぞれ2個以上のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分の合算値をサンプリングキャパシタまたはホールディングキャパシタとして活用して、行うことも可能である。
また、例えば、電荷共有は、隣接する2個のデータラインではなく、同じ色のデータが入力される少なくとも2個のデータラインのそれぞれに存在する寄生キャパシタンス成分をサンプリングキャパシタまたはホールディングキャパシタとして活用して、行うことも可能である。
ただし、図4に示した実施形態の場合、隣接する2個のデータライン、すなわち、互いに異なる色を発光させるためのデータの入力を受けるデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分を利用する。よって、階調スケール生成部310は、データラインごとにリファレンス電圧を区別して提供するディマルチプレクサ316を備える。ディマルチプレクサ316は、隣接する2個のデータラインにR、G、Bのうちの互いに異なる色に該当するデータを入力する。すなわち、ディマルチプレクサ316は、R、G、Bごとにお互いに異なったリファレンス電圧を入力する。
したがって、同じ色のデータが入力される少なくとも2個のデータラインのそれぞれに存在する寄生キャパシタンス成分を、サンプリングキャパシタまたはホールディングキャパシタとして活用する場合には、階調スケール生成部310は、ディマルチプレクサ316を備えなくてもよい。
また、電荷共有は、入力されるデジタルデータの各ビットに対して全て行われるのではない。すなわち、デジタルデータの上位kビットは、デジタルデータに対応する階調電圧の範囲を予め設定するのに用いられる。また、これにより階調電圧の範囲が予め設定されれば、残りの下位ビット(m−kビット)に対して、それぞれの電荷共有が、予め設定された階調電圧の範囲内で行われる。この電荷共有によって、最終的に予め設定された範囲内の特定階調電圧が、選択されて該当画素に出力される。
例えば、8ビットデジタルデータ(m=8)が入力され、上位2ビット(k=2)により最終階調電圧が生成される所定の範囲を設定すると仮定する場合、この上位2ビットによって階調電圧の範囲が予め設定された後、残りの下位6ビットに対してそれぞれ電荷共有が行われる。この下位6ビットに対応した電荷共有によって、予め設定された範囲内の最終階調電圧が決定される。
図5は、図4に示した階調スケール生成部310の構成を示すブロック図である。また、図6は、図4に示した階調電圧範囲設定部により設定される階調電圧の範囲を示す図面である。
また、図7は、図5の階調スケール生成部に入力されるデジタルデータの一例を示す信号波形図である。そして、図8は、図7の入力に対する階調スケール生成部の出力を示すシミュレーション波形図である。
次に、以下では、図5を参照して、本実施形態にかかるDAC300に備えられた階調スケール生成部310の構成を説明する。ただし、本実施形態の場合、隣接する2個のデータラインを利用して一つのデータラインに該当する階調電圧を生成する。よって、1:2デマクシング(demuxing)方法でパネルを駆動する。したがって、これにより図7に示すように、各データラインが駆動される時間は、従来の1/2に減少する。
また、本実施形態の場合、説明を容易にするために、入力されるデジタルデータは、8ビット信号(m=8)であり、階調電圧範囲設定部には上記8ビットデジタルデータの上位2ビット信号(k=2)が入力すると仮定して説明する。
図5に示すように、階調スケール生成部310は、第1データライン(図4の342)の寄生キャパシタンス成分によるサンプリングキャパシタ(C_samp)312と、第2データライン(図4の344)の寄生キャパシタンス成分によるホールディングキャパシタ(C_hold)314と、入力されるデジタルデータの各ビット値に応じてハイレベルリファレンス電圧をサンプリングキャパシタ312に提供する第1スイッチ(SW1)と、入力されるデジタルデータの各ビット値に応じてローレベルリファレンス電圧をサンプリングキャパシタ312に提供する第2スイッチ(SW2)と、サンプリングキャパシタ312とホールディングキャパシタ314との間の電荷共有を行う第3スイッチ(SW3)と、を含むことを特徴とする。
第1データライン342及び第2データライン344は、図5に示したように、複数の抵抗(R1、R2、R3)及びキャパシタ(C1、C2、C3)が接続された形態でモデリングできる。よって、第1データライン342の寄生キャパシタンス値と第2データライン344の寄生キャパシタンス値とは、パネルサイズなどによって所定の値に規格化される。
よって、本実施形態では、第1データライン342の寄生キャパシタンス成分をサンプリングキャパシタ(C_samp)312として活用し、第2データライン344の寄生キャパシタンス成分をホールディングキャパシタ(C_hold)314として活用することを特徴とする。
また、階調スケール生成部310は、ホールディングキャパシタ(C_hold)314を初期化するために、ホールディングキャパシタ(C_hold)と接続された第4スイッチ(SW4)をさらに含む。
さらに、本実施形態の場合、隣接する2個のデータラインを利用して一つのデータラインに該当する階調電圧を生成する。よって、1:2デマクシング(demuxing)方法でパネルを駆動する。したがって、各データラインは、R、G、Bのうちの異なる色に該当する映像信号を伝達する。よって、色ごとにリファレンス電圧が異なるため、各データライン毎のリファレンス電圧は、区別されてそれぞれのデータラインに提供され得る。
したがって、図5に示すように、本実施形態にかかる階調スケール生成部310は、各データライン毎のリファレンス電圧を区別して提供するディマルチプレクサ316をさらに含む。
すなわち、ディマルチプレクサ316は、第1データライン342に所定の階調電圧を提供するとき、第2データラインに該当するリファレンス電圧を提供せず、第2データラインに所定の階調電圧を提供するとき、第1データラインに該当するリファレンス電圧を提供しない。
ただし、隣接する2個のデータラインを利用せず、同じ色のデータが入力される少なくとも2個のデータラインのそれぞれに存在する寄生キャパシタンス成分をサンプリングキャパシタまたはホールディングキャパシタとして活用する場合には、上記階調スケール生成部310は、ディマルチプレクサ316を備えなくてもよい。
また、第1〜第4スイッチ(SW1〜SW4)及びディマルチプレクサの動作を制御する信号(S1、S2、S3、S4、E)は、図4中に示したスイッチング信号生成部330から提供され、ハイ/ローレベルリファレンス電圧は、図4中に示したリファレンス電圧生成部320から提供される。
次に、上記構成を有する階調スケール生成部310の動作について説明する。階調スケール生成部310は、8ビットデジタルデータが入力される場合、上位2ビットを階調電圧範囲生成部350に入力する。そして、階調電圧範囲生成部350は、この上位2ビットによって、最終的に出力される階調電圧の範囲を決定する。その後、階調スケール生成部310は、残りの下位6ビットに対してそれぞれ電荷共有を行って、予め設定された範囲内の特定階調電圧(最終階調電圧)を生成する動作を行う。
すなわち、本実施形態にかかるDAC300に備えられた階調スケール生成部310は、入力される8ビットデジタルデータのうちの上位2ビットを階調電圧範囲設定部350に入力し、図6に示す最終的に出力される階調電圧の範囲を予め設定する。また、階調スケール生成部310は、予め設定された電圧の範囲内で残りの下位6ビットに対して階調スケール生成部310において電荷共有を行って最終階調電圧を生成する。
例えば、図6に示すように、この階調電圧範囲生成部350は、入力されるデジタルデータの上位2ビットが[11]である場合、階調電圧を第4範囲(Vref4〜Vref5)の電圧設定し、上位2ビットが[10]である場合、階調電圧を第3範囲(Vref3〜Vref4)に設定し、上位2ビットが[01]である場合、階調電圧を第2範囲(Vref2〜Vref3)に設定し、上位2ビットが[00]である場合、階調電圧を第1範囲(Vref1〜Vref2)に設定する。
以下、入力されるデジタルデータ[d7d6d5d4d3d2d1d0]が[01010101]であることを仮定して、デジタルデータに対応する最終階調電圧が生成される動作を説明する。
まず、上記のように、階調電圧範囲を設定するためのデジタルデータの上位2ビットは、[01]である。よって、デジタルデータの階調電圧は、階調電圧範囲生成部350により設定された第2範囲(Vref2〜Vref3)内の特定電圧に限定される。これにより、階調スケール生成部310は、第2範囲内で残りの下位6ビットの情報を利用してそれぞれの電荷共有が行うことで、最終階調電圧を生成する。
以下において、図7及び図8を参照しながら、DAC300に備えられた階調スケール生成部310が電荷共有を行う過程を説明する。
まず、サンプリングキャパシタ(C_samp)312は、入力されるデジタルデータの最下位ビット(Least Significant Bit:LSB)によってリファレンス電圧のハイレベルまたはローレベルに設定される。
ここで、リファレンス電圧のハイレベルまたはローレベルは、階調電圧範囲生成部350により予め設定された階調電圧範囲に対応する。
すなわち、入力されるデジタルデータ[d7d6d5d4d3d2d1d0]が[01010101]である場合、上位2ビットの情報により階調電圧は、第2範囲(Vref2〜Vref3)に設定される。よって、リファレンス電圧のハイレベルは、Vref3に設定され、リファレンス電圧のローレベルは、Vref2に設定される。
そして、入力されるデジタルデータの最下位ビットが1である場合(LSB=1)には、第1スイッチ(SW1)がターンオンされて、ハイレベルリファレンス電圧(Vref3)がサンプリングキャパシタ312に提供される。よって、サンプリングキャパシタ312は、ハイレベルリファレンス電圧(Vref3)に設定される。また、入力されるデジタルデータの最下位ビットが0である場合(LSB=0)には、第2スイッチ(SW2)がターンオンされて、ローレベルリファレンス電圧(Vref2)がサンプリングキャパシタ312に提供される。よって、サンプリングキャパシタ312は、ローレベルリファレンス電圧(Vref2)に設定される。
図7及び図8に示すように、入力されるデジタルデータ[d7d6d5d4d3d2d1d0]が[01010101]であると仮定すると、デジタルデータのLSBは1であるため、サンプリングキャパシタ(C_samp)312は、ハイレベルリファレンス電圧(Vref3)に設定される。この電圧の設定は、図8中の時間t0におけるサンプリングキャパシタ(C_samp)の電圧に対応する。
また、ホールディングキャパシタ(C_hold)314は、サンプリングキャパシタ(C_samp)312がLSBによってハイまたはローレベルのリファレンス電圧に設定されると、同時に初期化がなされる。この初期化は、第4スイッチ(SW4)のターンオンにより行われる。
図4に示した本実施形態の場合、ホールディングキャパシタ314は、ローレベルリファレンス電圧(Vref2)に初期化されることを示している。すなわち、第4スイッチ(SW4)がターンオンされることにより、ローレベルリファレンス電圧(Vref2)がホールディングキャパシタ314に提供される。よって、ホールディングキャパシタ314は、ローレベルリファレンス電圧(Vref2)に初期化される。この電圧の設定は、図8中の時間t0におけるホールディングキャパシタ(C_hold)の電圧に対応する。
しかし、これは一つの実施形態に過ぎないもので、ホールディングキャパシタ(C_hold)314は、ハイレベルリファレンス電圧(Vref3)に初期化されることも可能である。
図7及び図8に示すように、入力されるデジタルデータが8ビットであることを仮定する場合、階調スケール生成部310は、階調電圧範囲生成のために用いられた上位2ビットを除いた残りの下位6ビットに対して、それぞれのビットが入力される6個の期間中にサンプリングキャパシタ(C_samp)312とホールディングキャパシタ(C_hold)314との間で電荷共有を行う。そして、最終的に6番目の電荷共有が行われた結果得られた電圧が、最終階調電圧として、データラインを介して所定の画素に印加される。
すなわち、入力されるデジタルデータに対して最初のLSBが入力される期間(T1)をはじめとして、その次のビット、すなわち、2番目の下位ビットから6番目のビットが入力される各期間(T2〜T6)では、各ビットによって第1スイッチ(SW1)(ビット値が1である場合)または第2スイッチ(SW2)(ビット値が0である場合)がターンオンされる。このスイッチングによって、サンプリングキャパシタ312は、所定のリファレンス電圧を格納する。所定のリファレンス電圧を格納した後、第1スイッチ(SW1)または第2スイッチ(SW2)は、ターンオフされる。このターンオフの後、各期間の所定期間ごとに第3スイッチ(SW3)がターンオンされて、サンプリングキャパシタ312に格納された所定のリファレンス電圧は、ホールディングキャパシタに格納されていた電圧と電荷共有されて格納される。
これにより、最後の6番目の期間(T6)における電荷共有により入力されるデジタルデータに対応する所定の階調電圧が生成されて、データラインを介して画素に提供される。
以下、図4〜図8を参照して[01010101]である8ビットデジタルデータに該当するアナログの最終階調電圧が本実施形態にかかるDAC300に備えられた階調スケール生成部310により生成され、データラインに接続された所定の画素に印加される過程を説明する。
本実施形態にかかるDAC300は、まず、印加されるデジタルデータの上位2ビットの情報によりデジタルデータに対応する階調電圧の範囲を設定する。そして、DAC300は、予め設定された範囲内でデジタルデータの下位6ビットの情報により電荷共有を行う。よって、DAC300は、この電荷共有によって、最終階調電圧を生成し、生成した最終階調電圧を画素に印加する。
前述したように、隣接する第1データライン342と第2データライン344との間の電荷共有により階調電圧を生成する場合、各画素に接続される走査ラインは、各画素当たり2個(S[na]、S[nb])必要とされ、これにより走査ラインに該当するラインタイムは従来の1/2に減少する。
すなわち、図7に示すように、本実施形態の場合、第1データラインタイムにおいて、第1走査ライン(S[na])に接続された画素に該当する階調電圧が生成され、印加される。また、第2データラインタイムにおいて、第2走査ライン(S[nb])に接続された画素に該当する階調電圧が生成され、印加される。よって、第1データラインタイム及び第2データラインタイムの合計が、従来のラインタイムになる。この時、ラインタイムは、一般に1水平周期(1H)内の期間に該当する。
また、各データラインタイムにおいて、入力されるデジタルデータに対応する階調電圧が生成される期間が、DACタイム(DAC time)になり、生成された階調電圧が画素に印加される期間が、プログラミングタイム(programming time)になる。
各走査ラインに提供される走査信号は、図7に示したように、プログラミングタイムに該当する期間にのみ、ローレベル電圧で提供される。
また、DACタイムは、階調電圧の範囲が生成される期間(A)と電荷共有が行われる期間(B)とに分けられる。電荷共有が行われる期間(B)は、残りの下位ビットの数の期間に再び分けられる。この期間は、各ビットが入力される度にサンプリングキャパシタ312とホールディングキャパシタ314との間で電荷共有を行う期間である。すなわち、本実施形態の場合、8ビットデジタルデータが入力され、上位2ビットが階調電圧範囲生成に用いられる。よって、電荷共有が行われる期間(B)は、6期間(T1〜T6)に分けられる。まず、第1期間(T1)では、入力されるデジタルデータ([01010101])のLSBが1であるので、第1スイッチ(SW1)がターンオンされ、これによりハイレベルのリファレンス電圧(Vref3)がサンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納される。よって、サンプリングキャパシタ(C_samp)312は、ハイレベルリファレンス電圧(Vref3)に設定される。ハイレベルのリファレンス電圧(Vref3)がサンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納された後、第1スイッチは、ターンオフされる。
ここで、前述したように、入力されるデジタルデータ[d7d6d5d4d3d2d1d0]が[01010101]である場合、上位2ビットの情報により階調電圧が第2範囲(Vref2〜Vref3)に該当するので、リファレンス電圧のハイレベルは、Vref3になり、リファレンス電圧のローレベルは、Vref2になる。
また、ホールディングキャパシタ(C_hold)314は、第4スイッチ(SW4)がターンオンされることで、ローレベルのリファレンス電圧(Vref2)に設定される。よって、ホールディングキャパシタ(C_hold)314は、ローレベルリファレンス電圧(Vref2)に初期化される。
これにより、第1期間の所定期間、すなわち、第1スイッチ(SW1)がターンオンされ、その後ターンオフされた後の残りの第1期間において、第3スイッチ(SW3)がターンオンされて、サンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納された電圧(電荷)とホールディングキャパシタ(C_hold)314に格納された電圧(電荷)とが分配される。よってサンプリングキャパシタ312とホールディングキャパシタ314とにそれぞれ格納された電圧の中間レベルに該当する電圧に変換されて格納される。すなわち、サンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納された電荷と、ホールディングキャパシタ(C_hold)314に格納された電荷とは、加算され、各キャパシタンスの電圧が等しくなるように分配される。よって、電荷共有が行われる前に、サンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納されていた電圧と、ホールディングキャパシタ(C_hold)312に格納されていた電圧との中間レベルの電圧に変換されて、各キャパシタに格納される。この第3スイッチ(SW3)のターンオンによる電圧(電荷)の分配が、電荷共有にあたる。
次に、第2期間(T2)では、2番目の下位ビットが0であるので、第2スイッチ(SW2)がターンオンされる。このスイッチングにより、ローレベルリファレンス電圧(Vref2)がサンプリングキャパシタ(C_samp)に格納される。ローレベルリファレンス電圧(Vref2)がサンプリングキャパシタ(C_samp)に格納されたあと、第2スイッチ(SW2)は、ターンオフされる。そして、第2期間の所定期間すなわち、第2スイッチ(SW2)がターンオンされ、ターンオフされた後の残りの第2期間において、第3スイッチ(SW3)がターンオンされる。よって、サンプリングキャパシタ(C_samp)に格納された電圧とホールディングキャパシタ(C_hold)に格納された電圧とは、分配されて、サンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとにそれぞれ格納された電圧の中間レベルに該当する電圧に変換されて格納される。すなわち、サンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納された電荷と、ホールディングキャパシタ(C_hold)314に格納された電荷とは、加算され、各キャパシタンスの電圧が等しくなるように分配される。よって、電荷共有が行われる前に、サンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納されていた電圧と、ホールディングキャパシタ(C_hold)312に格納されていた電圧との中間レベルの電圧に変換されて、各キャパシタに格納される。この第3スイッチ(SW3)のターンオンによる電圧(電荷)の分配が、電荷共有にあたる。
その次に、第3期間〜第6期間(T3〜T6)においても、第2期間で行われた動作と同じように、入力されるビットに対応した動作が行われる。すなわち、ビットが1であれば第1スイッチ(SW1)がターンオンされ、ビットが0であれば第2スイッチ(SW2)がターンオンされる。このスイッチングによって、ハイレベル(VH)またはローレベルのリファレンス電圧(VL)がそれぞれサンプリングキャパシタ312に格納される。ハイレベル(VH)またはローレベルのリファレンス電圧(VL)がそれぞれサンプリングキャパシタ312に格納された後、第1スイッチ(SW1)または第2スイッチは、ターンオフされる。その後、上記各期間のうちの第1スイッチ(SW1)または第2スイッチ(SW2)がターンオンされた後の期間において、第3スイッチ(SW3)がターンオンされて、サンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納されたリファレンス電圧とホールディングキャパシタ(C_hold)に格納された電圧とが分配されて、その中間レベルの電圧がサンプリングキャパシタ(C_samp)とホールディングキャパシタ(C_samp)とに格納される。すなわち、サンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納された電荷と、ホールディングキャパシタ(C_hold)314に格納された電荷とは、加算され、各キャパシタンスの電圧が等しくなるように分配される。よって、電荷共有が行われる前に、サンプリングキャパシタ(C_samp)312に格納されていた電圧と、ホールディングキャパシタ(C_hold)312に格納されていた電圧との中間レベルの電圧に変換されて、各キャパシタに格納される。
上記のような動作によって、最後の6番目の期間(T6)で、サンプリングキャパシタ312とホールディングキャパシタ314とで分配された電圧が、入力されるデジタルデータに対応する最終階調電圧となり、この階調電圧は、データラインに介して画素に提供される。すなわち、本実施形態にかかるDAC300は、入力されるデジタルデータに対応した最終階調電圧を上記のような動作によって生成することができ、生成した最終階調電圧を当該画素に供給することにより所望の輝度を発光することができる。
このような本実施形態にかかるデジタル−アナログ変換器(DAC)300の場合、隣接するデータラインに寄生するそれぞれのキャパシタンス成分を、サンプリングキャパシタ(C_samp)とホールディングキャパシタ(C_hold)として活用して、データライン間の電荷共有により所望の階調電圧を生成する。よって、当該DAC300は、従来のR−stringタイプのDACに比べて消費電力を大幅に低減でき、従来のDAC構成のR−string及びデコーダ、スイッチアレイを除去でき、従来のDAC構造に比べてDACの面積を大幅に低減できる。
また、図4に示したスイッチング信号生成部330は、階調スケール生成部310内に備えられた複数のスイッチ及びディマルチプレクサの動作を制御する信号(S1、S2、S3、S4、E)を生成して提供する役割を果たす。しかし、第1及び第2スイッチ(SW1、SW2)の場合、入力されるデジタルデータのビット値に応じてオン/オフが決定されるので、制御信号は、ホールディングラッチ部を介してシリアルに出力されるデジタルデータの下位6ビットの値により生成されてもよい。
すなわち、スイッチング信号生成部330は、デジタルデータビット値が1である場合には、第1スイッチ(SW1)がターンオンされるよう制御信号(S1)を生成して階調スケール生成部310に提供し、デジタルデータビット値が0である場合には、第2スイッチ(SW2)がターンオンされるよう制御信号(S2)を生成して階調スケール生成部に提供する。
また、第4スイッチ(SW4)は、ホールディングキャパシタ314の初期化時にターンオンされなければならず、第3スイッチ(SW3)は、各ラインタイムのうちの一定期間すなわち、デジタルデータビットがそれぞれ入力される期間ごとに一定にターンオンされなければならない。したがって、第3及び第4スイッチ(SW3、SW4)の制御信号(S3、S4)は、デジタルデータ入力と関係なく、各データラインタイム毎に繰り返される信号である。よって、制御信号(S3、S4)は、タイミング制御部(図示せず)で別途に生成されてもよい。
次に、図9を参照して、本実施形態にかかる平板表示装置の構成について説明する。図9は、本実施形態にかかる平板表示装置の構成を示すブロック図である。
ただし、平板表示装置は、図3〜図8を通して説明したデータ駆動回路が備えられることを特徴とする。よって、データ駆動回路の構成及び動作に対する説明は省略する。
図9に示すように、本実施形態にかかる平板ディスプレイ装置は、走査ライン(S[1]〜S[n])とデータライン(D[1]〜D[l])とに接続された複数の画素40を含む画素部30と、走査ライン(S[1]〜S[n])を駆動する走査駆動回路10と、データライン(D[1]〜D[l])を駆動するデータ駆動回路20と、走査駆動回路10及びデータ駆動回路20を制御するタイミング制御部50とを備える。
タイミング制御部50は、外部から供給される同期信号に対応してデータ駆動制御信号(DCS)及び走査駆動制御信号(SCS)を生成する。タイミング制御部50で生成されたデータ駆動制御信号(DCS)は、データ駆動回路20に供給され、走査駆動制御信号(SCS)は、走査駆動回路10に供給される。そして、タイミング制御部50は、外部から供給されるデジタルデータをデータ駆動回路20に供給する。
データ駆動回路20は、タイミング制御部50からデータ駆動制御信号(DCS)を供給される。これにより、デジタルデータ及びデータ駆動制御信号(DCS)を供給されたデータ駆動回路20は、デジタルデータに対応した階調電圧を生成し、生成した階調電圧を走査信号と同期されるように所定の画素に供給する。
ただし、本実施形態において、データ駆動回路20は、階調電圧を生成するにあたって、パネルに備えられた複数のデータラインのうちの少なくとも2個のデータラインに対して、データラインに存在する寄生キャパシタンス成分をサンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとして活用し、データライン間の電荷共有により入力されるデジタルデータに対応する階調電圧を生成する。この階調電圧を設定する際、データ駆動回路20は、デジタルデータの上位kビットにより階調電圧の範囲を予め設定し、予め設定した範囲内で電荷共有を行う。さらに、データ駆動回路20は、この電荷共有により入力されるデジタルデータに対応するアナログ階調電圧を生成して、これを画素に提供することを特徴とする。
この階調電圧を生成するDAC300及びデータ駆動回路20の構造及び動作は、詳細に前述したため、その説明は省略する。
ただし、このような平板ディスプレイ装置の場合、前述したように、各画素に接続される走査ライン(S[j])は各画素当たり2個(S[ja]、S[jb])必要とされ、走査ラインのそれぞれのラインタイムは、従来の1/2に減少する。
すなわち、図7中の第1データラインタイム及び第2データラインタイムにおいて、最終階調電圧が印加され、印加された画素40が発光する作動を時間経過をおって詳しく説明すると以下のようになる。ただし、説明の便宜上、図9中のx軸方向に一列に並んだ画素40とそれに接続された走査ライン(S[1a]、S[1b])について説明する。また、説明の便宜上、走査ライン(S[1a])と図9中のデータラインD[1]とに接続された画素40(以下、第1画素という)と、走査ライン(S[1b])と図9中のデータラインD[2]とに接続された画素40(以下、第2画素という)を例に説明する。
まず、第1データラインタイムのDACタイムの期間(A)において8ビットのデジタルデータの入力を受けたDAC300は、上位2ビットを使用して階調電圧を設定する。その後、期間(B)において、DAC300は、下位の6ビットによって、デジタルデータに対応し第1画素に入力する最終階調電圧を生成する。ただし、この最終階調電圧は、上述の電荷共有によって生成される。また、電荷共有は、設定された階調電圧によって設定されたリファレンス電圧を使用して行われる。そして、プログラミングタイムにおいて、第1画素は、走査ライン(S[1a])を介してローレベル電圧の走査信号の入力を受ける。また、同時に、第1画素は、上記生成された最終階調電圧の印加を受ける。走査信号と最終階調電圧の入力を受けた第1画素は、所望の輝度すなわちデジタルデータに対応した輝度で発光することができる。
次に、第2データラインタイムのDACタイムの期間(A)において8ビットのデジタルデータの入力を受けたDAC300は、上位2ビットを使用して階調電圧を設定する。その後、期間(B)において、DAC300は、下位の6ビットによって、デジタルデータに対応し第2画素に入力する最終階調電圧を生成する。ただし、この最終階調電圧は、上述の電荷共有によって生成される。また、電荷共有は、設定された階調電圧によって設定されたリファレンス電圧を使用して行われる。そして、プログラミングタイムにおいて、第2画素は、走査ライン(S[1b])を介してローレベル電圧の走査信号の入力を受ける。また、同時に、第2画素は、上記生成された最終階調電圧の印加を受ける。走査信号と最終階調電圧の入力を受けた第2画素は、所望の輝度すなわちデジタルデータに対応した輝度で発光することができる
よって、第1画素及び第2画素を含む図9中のx軸方向に一列に並んだ画素40を発光させるための期間、ラインタイムは、第1データラインタイムと第2データラインタイムとの合計となる。すなわち、第1及び第2データラインタイムは、従来のラインタイムの1/2の期間となる。以上の発光は、データラインD[1](第1データライン342)またはデータラインD[2](第2データラン344)に接続され、走査ライン(S[1a]、S[1b])に接続された画素40について説明したが、他の第1データライン342または第2データライン344に接続され、他の走査ライン(S[ja]、S[jb])に接続された画素40についても、同様の作動によって、発光される。
以上説明したように、本実施形態によれば、従来のDACに含まれるR−string及びデコーダと、スイッチアレイとを使用せずに、所望の階調電圧を生成することができる。よって、従来のDACに含まれるR−string及びデコーダと、スイッチアレイとを除去することができるので、従来のR−stringタイプのDACに比べてDACの回路面積と消費電力を大幅に低減することが可能であり、さらに、SOP工程を適用してデータ駆動回路を製造する際に増幅部としてのアナログバッファを使用せず済むので、閾電圧及び移動度のばらつき問題を有するアナログバッファによるチャンネル間の出力電圧の差によって生じる画質の低下を防止できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は、データ駆動回路と、それを備えた平板表示装置と、そのデータ駆動方法とに適用可能である。
300 デジタル−アナログ変換器(DAC)
310 階調スケール生成部
312 サンプリングキャパシタ
314 ホールディングキャパシタ
320 リファレンス電圧生成部
330 スイッチング信号生成部
342 第1データライン
344 第2データライン
350 階調電圧範囲生成部
710 シフトレジスタ部
720 サンプリングラッチ部
730 ホールディングラッチ部
10 走査駆動回路
20 データ駆動回路
30 画素部
40 画素
50 タイミング制御部
310 階調スケール生成部
312 サンプリングキャパシタ
314 ホールディングキャパシタ
320 リファレンス電圧生成部
330 スイッチング信号生成部
342 第1データライン
344 第2データライン
350 階調電圧範囲生成部
710 シフトレジスタ部
720 サンプリングラッチ部
730 ホールディングラッチ部
10 走査駆動回路
20 データ駆動回路
30 画素部
40 画素
50 タイミング制御部
Claims (17)
- シフトレジスタクロックを生成してサンプリング信号を提供するシフトレジスタ部と;
前記サンプリング信号の供給に応じて、入力されるデジタルデータ(mビット)をコラムライン毎にサンプリングしてラッチするサンプリングラッチ部と;
前記サンプリングラッチ部でラッチされたデジタルデータを並列形態に伝達されて、当該デジタルデータをラッチし、前記デジタルデータの最上位ビットを含む上位kビット(k<m)を出力し、残りの下位ビット(m−kビット)を直列形態に変換して出力するホールディングラッチ部と;
前記ホールディングラッチ部から提供されたデジタルデータの前記上位kビットにより、前記デジタルデータに対応する階調電圧の範囲を予め設定し、前記予め設定された範囲内で前記残りの下位ビットに対して電荷共有を行って、最終的に階調電圧を生成して出力するデジタル−アナログ変換器と;
を含むことを特徴とする、データ駆動回路。 - 前記デジタル−アナログ変換器は、
少なくとも2個の前記データライン間の前記電荷共有を行う階調スケール生成部と;
前記階調スケール生成部内に備えられた複数のスイッチに対する動作制御信号を提供するスイッチング信号生成部と;
リファレンス電圧を生成して前記階調スケール生成部に提供するリファレンス電圧生成部と;
前記デジタルデータ(mビット)の最上位ビットを含む前記上位kビット(k<m)の入力に応じて、前記デジタルデータの対応する階調電圧の範囲を予め設定する階調電圧範囲設定部と;
を含むことを特徴とする、請求項1に記載のデータ駆動回路。 - 前記電荷共有は、前記少なくとも2個のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分を、それぞれサンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとして活用して行うことを特徴とする、請求項2に記載のデータ駆動回路。
- 前記リファレンス電圧生成部は、それぞれ前記階調電圧範囲生成部により前記予め設定された階調電圧範囲に対応する前記リファレンス電圧を生成して、これを前記階調スケール生成部に提供することを特徴とする、請求項2または3に記載のデータ駆動回路。
- 前記階調スケール生成部は、
第1データラインに存在する寄生キャパシタンス成分によるサンプリングキャパシタと;
第2データラインに存在する寄生キャパシタンス成分によるホールディングキャパシタと;
前記入力されるデジタルデータの各ビット値に応じてハイレベルリファレンス電圧を前記サンプリングキャパシタに提供する第1スイッチと;
前記入力されるデジタルデータの各ビット値に応じてローレベルリファレンス電圧を前記サンプリングキャパシタに提供する第2スイッチと;
前記サンプリングキャパシタと前記ホールディングキャパシタとの間の前記電荷共有のために備えられる第3スイッチと;
前記ホールディングキャパシタの初期化のために、前記ホールディングキャパシタに接続される第4スイッチと;
を含むことを特徴とする、請求項2〜4のいずれかに記載のデータ駆動回路。 - 前記ホールディングキャパシタは、前記第4スイッチがターンオンされてハイレベルまたはローレベルのいずれか一方の前記リファレンス電圧に初期化されることを特徴とする、請求項5に記載のデータ駆動回路。
- 前記電荷共有は、前記デジタルデータ(mビット)の下位ビット(m−kビット)が入力される各期間において、前記サンプリングキャパシタと前記ホールディングキャパシタとの間で行われ、最後の前記電荷共有によって得られた電圧が画素に印加される最終階調電圧であることを特徴とする、請求項5または6に記載のデータ駆動回路。
- 前記電荷共有は、前記各期間ごとに前記第3スイッチのターンオンにより、前記サンプリングと前記ホールディングキャパシタとにそれぞれ格納された所定のリファレンス電圧を互いに均等に分配することで、行われることを特徴とする、請求項7に記載のデータ駆動回路。
- 前記第3スイッチは、前記第1スイッチまたは前記第2スイッチのターンオン動作が完了した後に、ターンオンされることを特徴とする、請求項8に記載のデータ駆動回路。
- 第1方向に配列された複数の走査ラインと第2方向に配列された複数のデータラインとに接続するように配置された複数の画素を含む画素部と;
前記複数の画素に所定の階調電圧を供給するデータ駆動回路と;
前記走査ラインに走査信号を供給する走査駆動回路と;
を含み、
前記データ駆動回路は、デジタルデータ(mビット)の最上位ビットを含む上位kビット(k<m)により前記階調電圧の範囲を予め設定し、前記予め設定した階調電圧範囲内でパネルに備えられた少なくとも2個の前記データライン間の電荷共有を行うことにより前記デジタルデータに対応する最終階調電圧を生成して、これを該当する前記画素に提供することを特徴とする、平板表示装置。 - 前記電荷共有は、前記少なくとも2個のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分を、それぞれサンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとして活用して行うことを特徴とする、請求項10に記載の平板表示装置。
- 前記少なくとも2個のデータラインは、隣接する一対の前記データラインであることを特徴とする、請求項11に記載の平板表示装置。
- 前記少なくとも2個のデータラインは、同じ色のデータが入力される2個以上の前記データラインであることを特徴とする、請求項11に記載の平板表示装置。
- 前記少なくとも2個のデータラインに存在する寄生キャパシタンス成分は、それぞれ2個以上の前記データラインに存在する寄生キャパシタンス成分の合算値であることを特徴とする、請求項11に記載の平板表示装置。
- 入力されるデジタルデータ(mビット)の上位kビット(k<m)により階調電圧の範囲を予め設定する段階と、
前記予め設定した階調電圧範囲内で前記デジタルデータの下位ビット(m−kビット)の電荷共有を行うことにより、最終階調電圧を生成する段階と、
前記生成された最終階調電圧をデータラインを介して画素に印加する段階と;
を含むことを特徴とする、平板表示装置のデータ駆動方法。 - 前記電荷共有は、前記デジタルデータ(mビット)の下位ビット(m−kビット)が入力される各期間において、サンプリングキャパシタとホールディングキャパシタとの間で行われ、最後の電荷共有によって得られた電圧が画素に印加される前記最終階調電圧であることを特徴とする、請求項15に記載の平板表示装置のデータ駆動方法。
- 前記サンプリングキャパシタは、パネル上に備えられた第1データラインに存在する寄生キャパシタンス成分により具現され、前記ホールディングキャパシタは、パネル上に備えられた第2データラインに存在する寄生キャパシタンス成分により具現されることを特徴とする、請求項16に記載の平板表示装置のデータ駆動方法。
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